Whisky Art

Estándar

149fc53d601El efecto Marangoni (también llamado efecto Gibbs-Marangoni) es la transferencia de materia en una interfase entre dos fluidos debido a un gradiente de tensión superficial. Una consecuencia de este efecto se puede ver en el fondo de un vaso de whisky usado vacío. Donde se puede contemplar los patrones complejos de flujos circulantes que dipositan diversos compuestos sólidos dentro del whisky con patrones peculiares.

El alcohol etílico de una gota de whisky con hielo, que en realidad es una mezcla binaria de alcohol etílico del wisky y el agua del hielo, se evapora rápidamente aumentando así la fracción de agua y cambiando la tensión superficial. Esto conlleva que tenga lugar el efecto Marangoni y se vea esos patrones peculiares (ver la foto de arriba).

Ernie Button es un fotografo de Phoenix, USA que aprovechando este efecto ha realizado experimentos con diferentes whiskies obteniendo unas fotografias espectáculares. Os dejo un ejemplo de éstas pero podréis ver más clicando aquí o a la foto de Ernie Button.

The Balvenie 140. Ernie Button

 Fuentes:

Anuncios

Dos investigadores del CSIC prueban una conjetura centenaria de Lord Kelvin

Estándar

Lord_Kelvin_photographEn 1875 Lord Kelvin, matemático y físico británico conocido por desarrollar la escala de temperatura Kelvin, planteó un enigma matemático que ha desafiado a la comunidad científica desde 140 años.

Con el fin de entender la estructura atómica de la materia, Lord Kelvin conjuró que en los fluidos estacionarios podrían aparecer tubos anudados, lo que aplicaba para explicar la composición de la materia: estaría formada por estas mismas estructuras en forma de lazo (los átomos) que flotaban en el éter. Los diferentes tipos de átomos vendrían determinados por variaciones en la geometría de los nudos. Kelvin hizo esta conjetura basándose en las observaciones de otro físico, James Clerk Maxwell, que ya identificó estas formas en el siglo XIX, pero Kelvin no logró demostrarlo, tan sólo pudo intuirlo.

Lo que se imaginó Kelvin, aunque su concepción atómica era errónea, si que se corresponde a la configuración de la materia fluida. Esto es lo que recientemente han probado, matemáticamente, dos investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Alberto Enciso y Daniel Peralta, del Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT): los fluidos en equilibrio, como el agua que fluye constante por una cañería, a los que se supondría un comportamiento simple, pueden esconder estructuras en forma de donut retorcido de manera compleja. Estas formas, conocidas como tubos de vorticidad anudados, se relacionan además con la turbulencia del fluido.

El problema de Kelvin aparece en el estudio de fluidos turbulentos y de los campos magnéticos responsables de las fulguraciones de las estrellas.

“En la superficie del Sol aparecen lenguas de plasma en forma de arcos, que son tubos de vorticidad … Los físicos ya habían observado estos fenómenos, pero nosotros hemos aportado información sólida: hemos probado que matemáticamente son posibles estructuras como las observadas y otras mucho más complicadas”, afirman Enciso y Peralta

“además de su interés en Física, esta cuestión ha ejercido una profunda influencia en varias áreas de las matemáticas puras, en particular impulsando el desarrollo de la llamada Teoría de Nudos” concluyen los dos investigadores.

O.V. (ElMundo)

Como os he comentado al principio, el primero en observar estas estructuras físicas fue James Clerk Maxwell en el siglo XIX, pero no fue hasta el año pasado cuando se obtuvieron resultados experimentales precisos. En el laboratorio Irvine del Instituto James Franck de la Universidad de Chicago consiguieron reproducir algunas de estas estructuras complejas en fluidos, lo que supone una confirmación experimental del trabajo de Enciso y Peralta.

Para resolver la conjetura de Lord Kelvin, los autores han tenido que desarrollar nuevas herramientas adaptadas a la dificultades del problema.

“Es una demostración muy sofisticada y ha requerido un detallado análisis de las ecuaciones de la mecánica de fluidos, empleando conceptos en los que hemos trabajado durante los últimos 10 años”, declaran.

El pasado octubre el trabajo de Enciso y Peralta fue aceptado para su publicación por la prestigiosa revista Acta Mathematica, publicada por el Instituto Mittag-Leffler de la Real Academia de Ciencias de Suecia. Los expertos consideran el resultado como un hito en el estudio de la geometría de los fluidos.

Fuentes:

  • Nota de prensa del CSIC
  • A. Enciso y D. Peralta-Salas, “Existence of knotted vortex tubes in steady Euler flows”, Acta Mathematica, en prensa. Preprint en arXiv:1210.6271.
  • A. Enciso y D. Peralta-Salas, “Knots and links in steady solutions of the Euler equation”, Annals of Mathematics 175 (2012) 345–367. doi:10.4007/annals.2012.175.1.9

Brilliant Blue

Estándar

La radiación gamma (γ), también conocida como rayos gamma, es una radiación electromagnética de frecuencia elevada que está constituida por protones de elevada energía. ésta es producida generalmente por elementos radiactivos (desintegración de isótopos radiactivos) o por prcesos subatómicos como la desexitación de un nucleón (neutrón + protón) de un nivel o estado excitado a otro de menor energía.

La radiación gamma es una radiación ionizante, es decir, que tienen la energía suficiente para ionizar la materia. Por lo que son biológicamente peligrosos. Pueden causar daños graves en el núcleo de las células. Y la capacidad de detección de los rayos gamma tiene muchas aplicaciones como la detección de armas núcleares.

Hoy os presento una foto subida recientemente en el Chemistry in Pictures (C&EN) por Kenneth Hanson de la Universidad Estatal de Florida. Él y sus colegas modifican polímeros como poliestireno y poliviniltolueno para aumentar la eficacia de estos materiales de convertir los rayos gamma en luz visible y así utilizarlos para la detección de rayos gamma.

Credit: Kenneth Hanson

En la foto podéis ver virutas de un polímero de una esfera de centelleo (en la parte de la derecha de la foto podéis ver la media esfera) que emite luz azul bajo una lámpara de ultravioleta.

Fuente: Chemistry in Pictures (C&EN)

Bacterias modificadas maduran la fruta

Estándar

Seguro que alguna vez habéis escuchado “una manzana podrida echa a perder el cesto”. Pues es verdad. La fruta madura desprende una fitohormona que acelera la maduración de las frutas que la rodean. Esta fitohormana es el etileno, un compuesto químico orgánico formado por dos átomos de carbono enlazados mediante un doble enlace.

El elileno se ha utilizado en la práctica desde los antiguos egipcios, que hacían muescas a los higos para estimular la maduración (en cualquier órgano de una planta, las heridas estimulan la producción del etileno por parte de los tejidos). En la antigua China se quemaba incienso en cuartos cerrados para acelerar la maduración de las peras. Y en la actualidad, los productores de fruta la recogen inmadura para posteriormente ponerla en etileno y desencadenar así la madutación de ésta.

La mayor parte del etileno producido mundialmente se obtiene por la ruptura mediante vapor (steam cracking) de hidrocarburos de refinería (etano, propano, nafta y gasóleo, principalmente). También se obtiene el etileno a partir del reformado catalítico de naftas o a partir de gas natural (Oxidative Coupling of Methane, OCM). Pero tanto su síntesi como su manipulación y almacenamiento son perjudiciales para el medio ambiente y peligrosos. Por lo que recientemente un grupo de investigación de la Universidad de Trento, Italia ha diseñado un Escherichia coli, como alternativa verde.

Este Escherichia Coli (E. Coli) diseñado por el grupo de investigación italiano produce etileno a través de la actividad de la enzima formadora de etileno (EFE) de Pseudomonas syringae. Este último organismo es un patógeno de plantas que tiene un enzima que convierte el 2-oxoglutarato, un intermedio del ciclo del ácido cítrico, en etileno en un solo paso.

Los científicos insertaron el gen de la enzima EFE al E. Coli de manera que este se transcribiera y se tradujera en presencia de arabinosa, un azúcar de 5 Carbonos o luz azul.

Después de 8 días de cultivar las bacterias con el gen activado en frascos conectados a frascos llenos de tomates Cherry, kiwis o manzanas, la fruta estaba significativamente más madura que la fruta conectada a frascos con E. Coli sin el gen de la EFE sin activar.

Fuentes:

Ciencia en la cocina: Tocoferoles

Estándar

Los tocoferoles son un grupo de compuestos orgánicos conformados por varios fenoles metilados y tienen la actividad biológica de la vitamina E . Son antioxidantes liposolubles y desempeñan un papel crucial en diversas funciones fisiológicas como por ejemplo, en la prevención de enfermedades cardiovasculares. En el siguiente cuadro podéis encontrar la fórmulos química de los cuatro tocoferoles con actividad de vitamina E:

Tocoferoles R1 R2 R3 Nom
Tocopherols.svg CH3 CH3 CH3 α-tocoferol
CH3 H CH3 β-tocoferol
H CH3 CH3 γ-tocoferol
H H CH3 δ-tocoferol

Una fuente de tocoferoles son los aceites vegetales. Pero durante la producción, el refinamiento y almacenamiento de éstos el contenido de tocoferoles va disminuyendo debido a procesos de oxidacción. Sin embargo nunca se había cuantificado la pérdida de estos compuestos antioxidantes durante los tratamientos térmicos que tienen lugar en la cocina: al hornear, al freír …

Un grupo de científicos del Institute of Chemical Technology en Praga, República Checa, han analizado la pérdida de éstos en aceites vegetales calentados en una sárten. Se calentó 16 g de aceite de girasol y de oliva en una cacerola (diámetro interior de  17 cm) a 180 ° C durante 4, 8, y 12 min, así como a 200 y 220 ° C durante 4 min.

Los resultados mostraron que las pérdidas de tocoferoles totales crecia con el aumento del tiempo de calentamiento y la de temperatura del 10 al casi 100% del contenido inicial. Las pérdidas absolutas (en mg/kg) fueron más altos en el aceite de girasol (con un contenido más alto de ácidos grasos poliinsaturados), mientras que las pérdidas relativas (en % del contenido inicial) fueron más altos en el aceite de oliva (con un contenido inicial más bajo de tocoferoles).

Si después de pre-calentar 16 g de aceite (de girasol, oliva, soja o colza) durante 4 minutos, se freía dos rebanadas de pan (80 g) durante 8 minutos los resultados fueron parecidos. Las pérdidas de tocoferoles no dependían, de forma detascada, si el aceite se estaba usando o no. Al usarse con pan no superaban el 30% del contenido inicial.

Estos resultados publicados recientemente amplian nuestros conocimientos en pérdidas de tocoferoles en la sartén en diferentes condidiones, así como el contenido de vitamina E de los alimentos fritos (en las tablas de composición de alimentos y otras herramientas similares los contenidos de tocoferoles son en alimentos crudos). Como consecuencia, estos resultados se pueden utilizar para minimizar las pérdidas de tocoferoles al freír y aumentar en algunos casos la ingesta insuficiente de vitamina E.

Fuentes:

Imágenes de enlaces de hidrógeno cuestionadas

Estándar

Imágen de moléculas de 8-hidroxiquinolina unidas con enlaces de hidrógeno por AFM

El pasado año un equipo dirigido por Xiaohui Qiu y Zhihai Cheng del Centro Nacional de Nanociencia y Tecnología y Wei Ji de la Universidad Renmin, China publicó en la revista Science imágenes de enlaces de hodrógenos entre moléculas 8-hidroxiquinolina (aquí). En el post titulado “Imágenes de enlaces químicos”  me hice eco. La figura de la derecha son moléculas de 8-hidroxiquinolina unidas con enlaces de hidrógeno, según Ji et al.

Pero lo que forografiaron puede haber sido causado por la interacción de la punta del microscopio de fuerza atómica (AFM) con la superficie de energía potencial entre las moléculas, según el trabajo independiente dirigido por Sampsa Hämäläinen y Peter Liljeroth de Aalto University School of Science, Finlandia de Ciencia e Ingmar Swart de Universidad Utrecht de los Países Bajos .

Este último grupo de científicos utilizaron AFM para estudiar los tetrámeros de bis(para-piridil)acetileno (BPPA). Los tetrámeros se mantienen unidos por enlaces de hidrógeno intermolecular C–H∙∙∙N y entre dos nitrógenos de moléculas separadas hay 3Å . Estos nitrógenos no deben tener ninguna interacción/unión, sin embargo, las imágenes de AFM parecen mostrar enlace entre los átomos. Clicad en la imagen de abajo para ver la explcación.

Esto está cuestionando el hallazgo del primer grupo. Las interacciones (enlaces de hidrógeno) visualizados por Ji et al. podría ser un artefacto experimental.

“No estamos diciendo que no puede haber una contribución de enlaces de hidrógeno, pero nosotros mostramos que también puede haber contraste cuando no hay enlace enlace” dice Swart.

Esto también respalda el trabajo teórico dirigido por Pavel Jelinek de Czech Academy of Science (aquí).

Fuentes: